RU2651622C1 - Method of measuring radial clearances between ends of impeller blades and stator shell of turbo-machine - Google Patents

Method of measuring radial clearances between ends of impeller blades and stator shell of turbo-machine Download PDF

Info

Publication number
RU2651622C1
RU2651622C1 RU2016148550A RU2016148550A RU2651622C1 RU 2651622 C1 RU2651622 C1 RU 2651622C1 RU 2016148550 A RU2016148550 A RU 2016148550A RU 2016148550 A RU2016148550 A RU 2016148550A RU 2651622 C1 RU2651622 C1 RU 2651622C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
code
array
value
codes
corridor
Prior art date
Application number
RU2016148550A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Валентин Николаевич Белопухов
Петр Евгеньевич Подлипнов
Юрий Николаевич Секисов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления сложными системами Российской академии наук (ИПУСС РАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления сложными системами Российской академии наук (ИПУСС РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления сложными системами Российской академии наук (ИПУСС РАН)
Priority to RU2016148550A priority Critical patent/RU2651622C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2651622C1 publication Critical patent/RU2651622C1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/14—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring distance or clearance between spaced objects or spaced apertures

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)

Abstract

FIELD: measuring equipment.
SUBSTANCE: use: to measure radial clearances in compressors of gas turbine plants. Core of the invention is that the extreme value of the code from the measuring transducer is recorded when the center of the sensitivity zone of the sensor passes through the face of the controlled blade; the radial clearance for the controlled blade is calculated characterized in that, in order to increase the accuracy of the measurement, an array of digital codes of the measuring transducer is recorded for the complete rotation of the impeller and simultaneously, during the registration, found is the minimum value of the code; formed is an array of statistical distribution of the registered codes, where the array index is the value of the code, the value of the array element is the frequency of the code appearance in the registered array; allocated in the array of statistical distribution is a corridor of indices corresponding to the range of codes when the center of the sensitivity zone of the sensor passes through the centers of the interblabe spaces, fixed is the beginning of the corridor by the minimum value of the code, the end of the corridor is determined by the magnitude of the range; calculated is a sample average of the codes for the elements of the array within the allocated corridor, which is taken as a single extreme code value for all the interblade spaces; calculated is a radial clearance for the controlled blade by the difference between the recorded extreme value of the code from the measuring transducer as the center of the sensitivity zone of the sensor passes through the end of the controlled blade and the single extremal value of the code for all the interblade spaces.
EFFECT: technical result is increasing the accuracy of measuring radial clearances.
1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения радиальных зазоров в компрессорах газотурбинных установок.The invention relates to measuring technique and can be used to measure radial clearances in compressors of gas turbine plants.

Известен способ измерения радиальных зазоров, заключающийся в том, что на рабочем режиме фиксируется случайная выборка из результатов измерения сигнала с измерительной цепи за несколько оборотов контролируемого колеса, в данной выборке находится максимальное значение, по которому вычисляется минимальный измеренный зазор, соответствующий минимальному зазору одной из лопаток колеса, а радиальные зазоры для каждой лопатки контролируемого колеса на рабочем режиме вычисляются по величине установочных зазоров и отношению минимального измеренного зазора к минимальному установочному зазору [А.с. №1766147. Способ измерения радиальных зазоров, МПК G01B 7/14, 1992].There is a method of measuring radial clearances, which consists in the fact that in the operating mode a random sample is recorded from the measurement results of the signal from the measuring circuit for several revolutions of the controlled wheel, this sample contains the maximum value by which the minimum measured clearance is calculated, which corresponds to the minimum clearance of one of the blades wheels, and the radial clearances for each blade of the controlled wheel in the operating mode are calculated by the value of the installation clearances and the ratio of the minimum and Meren gap to the minimum air gap [A. No. 1766147. The method of measuring radial clearances, IPC G01B 7/14, 1992].

Недостатком способа является низкая точность в случае воздействия помех на измерительную цепь, а также низкое быстродействие в связи с необходимостью выполнения цикла измерения за несколько оборотов лопаточного колеса.The disadvantage of this method is the low accuracy in the event of interference on the measuring circuit, as well as low speed due to the need to perform a measurement cycle for several revolutions of the blade wheel.

Наиболее близким по технической сущности является способ измерения радиальных зазоров между торцами лопаток рабочего колеса в процессе его вращения и статорной оболочкой турбомашины с помощью одновиткового вихретокового датчика с чувствительным элементов в виде отрезка проводника, включенного в измерительный преобразователь индуктивности в цифровой код, при котором, с целью компенсации влияния температуры на результат измерения, фиксируют экстремальное значение кода C1 с измерительного преобразователя при прохождении центра зоны чувствительности датчика торцом контролируемой лопатки, фиксируют экстремальное значение кода С2 при прохождении центра зоны чувствительности датчика центром межлопаточного промежутка, следующего за контролируемой лопаткой и вычисляют радиальный зазор для контролируемой лопатки по разности двух зафиксированных экстремальных значений кодов (С1-С2) [Патент РФ №2587644, МПК G01B 7/14, 2016].The closest in technical essence is a method of measuring radial clearances between the ends of the impeller blades during its rotation and the stator shell of a turbomachine using a single-turn eddy current sensor with sensitive elements in the form of a section of a conductor included in the inductance measuring transducer in a digital code, in which, for the purpose of compensation of the influence of temperature on the measurement result, record the extreme value of the code C 1 from the measuring transducer when passing the center of the zone the sensitivity of the sensor with the end face of the controlled blade, fix the extreme value of the C 2 code when passing the center of the sensor sensitivity zone with the center of the interscapular gap following the controlled blade and calculate the radial clearance for the controlled blade by the difference of the two recorded extreme values of the codes (C 1 -C 2 ) [RF Patent No. 2587644, IPC G01B 7/14, 2016].

Недостатком этого способа является низкая точность, обусловленная тем, что каждый из зафиксированных кодов С1 и С2 содержит случайные составляющие погрешности измерений со среднеквадратическими отклонениями (СКО) σ1 и σ2. При этом результат операции вычитания (С1-С2) будет содержать увеличенную случайную погрешность с СКО

Figure 00000001
.The disadvantage of this method is the low accuracy due to the fact that each of the fixed codes C 1 and C 2 contains random components of the measurement error with standard deviations (SD) σ 1 and σ 2 . In this case, the result of the subtraction operation (C 1 -C 2 ) will contain an increased random error with the standard deviation
Figure 00000001
.

Целью изобретения является повышение точности измерения за счет уменьшения СКО σ2 случайной составляющей погрешности, присутствующей в коде С2 при прохождении межлопаточного промежутка.The aim of the invention is to improve the measurement accuracy by reducing the standard deviation σ 2 random component of the error present in the C 2 code when passing the interscapular gap.

Указанная цель достигается тем, что в способ измерения радиальных зазоров между торцами лопаток рабочего колеса в процессе его вращения и статорной оболочкой турбомашины с помощью одновиткового вихретокового датчика с чувствительным элементов в виде отрезка проводника, включенного в измерительный преобразователь индуктивности в цифровой код, заключающийся в том, что фиксируется экстремальное значение кода с измерительного преобразователя при прохождении центра зоны чувствительности датчика торцом контролируемой лопатки, вычисляется радиальный зазор для контролируемой лопатки, добавлены дополнительные операции, обеспечивающие статистическую обработку цифровых кодов при прохождении датчиком межлопаточных промежутков.This goal is achieved by the fact that in the method of measuring radial clearances between the ends of the impeller blades during its rotation and the stator shell of the turbomachine using a single-turn eddy current sensor with sensitive elements in the form of a conductor section included in the inductance measuring transducer in a digital code, which consists in that the extreme value of the code from the measuring transducer is recorded when passing the center of the sensor sensitivity zone with the end face of the controlled blade, a radial clearance for the controlled blade is added, additional operations are added that provide statistical processing of digital codes when the sensor passes interscapular spaces.

Ниже показаны дополнительные операции, проводимые на неработающей турбомашине и являющиеся подготовительными для использования способа, и, затем, операции для реализации способа в процессе работы турбомашины.The following shows additional operations carried out on an idle turbomachine and which are preparatory for using the method, and, then, operations for implementing the method in the process of operation of the turbomachine.

На неработающей турбомашине определяют оценку размаха случайной шумовой составляющей кодов при отсутствии лопатки в зоне чувствительности датчика. Для этого при помощи ручного привода устанавливают центр межлопаточного промежутка в положение центра зоны чувствительности датчика, регистрируют массив М0 с заданным количеством кодов измерительного преобразователя, из которого определяют размах шумовой составляющей кодов Δ=В0-А0, где А0 и В0 - минимальный и максимальный коды в массиве М0.On an idle turbomachine, an estimate of the magnitude of the random noise component of the codes is determined in the absence of a blade in the sensor sensitivity zone. To do this, using a manual drive, set the center of the interscapular gap to the position of the center of the sensor sensitivity zone, register the array M 0 with a given number of codes of the measuring transducer, from which the amplitude of the noise component of the codes Δ = B 0 -A 0 , where A 0 and B 0 - minimum and maximum codes in the array M 0 .

В процессе работы турбомашины регистрируют массив М цифровых кодов измерительного преобразователя за полный оборот колеса и одновременно, в процессе регистрации, фиксируют минимальное значение кода А, которое, в общем случае, не равно значению А0, а зависит от температуры вихретокового датчика.During the operation of the turbomachine, an array M of digital codes of the measuring transducer is recorded for a full revolution of the wheel and at the same time, during registration, the minimum value of code A is fixed, which, in the general case, is not equal to the value of A 0 , but depends on the temperature of the eddy current sensor.

Формируют массив n[с] статистического распределения зарегистрированных кодов, где индекс с - величина кода, значение элемента n[с] - частота появления этого кода в массиве М. Размер массива равен диапазону выходных кодов измерительного преобразователя.An array n [s] of the statistical distribution of registered codes is formed, where index c is the code value, element value n [c] is the frequency of occurrence of this code in array M. The size of the array is equal to the range of output codes of the measuring transducer.

Затем выделяют в массиве n[с] коридор индексов, соответствующий размаху кодов А при прохождении центра зоны чувствительности датчика центрами межлопаточных промежутков. Начало коридора фиксируют по коду A, конец коридора определяют по величине размаха B=A+Δ.Then, an index corridor corresponding to the range of codes A is allocated in the array n [s] while passing the center of the sensor sensitivity zone by the centers of interscapular spaces. The beginning of the corridor is fixed by code A, the end of the corridor is determined by the magnitude of the span B = A + Δ.

Вычисляют выборочное среднее значение кодов для элементов массива n[с], попавших в выделенный коридор, которое принимают за единое экстремальное значение кода для всех межлопаточных промежутков, по формуле

Figure 00000002
, где N - суммарное число кодов, попавшее в выделенный коридор
Figure 00000003
A sample average code value is calculated for the elements of the array n [s] that fall into the selected corridor, which is taken as a single extreme code value for all interscapular spaces, according to the formula
Figure 00000002
, where N is the total number of codes that fell into the selected corridor
Figure 00000003

Вычисляют радиальный зазор для контролируемой лопатки по разности (С1-С0) зафиксированного экстремального значения кода с измерительного преобразователя при прохождении центра зоны чувствительности датчика торцом контролируемой лопатки и единого экстремального значения кода для всех межлопаточных промежутков.The radial clearance for the controlled blade is calculated by the difference (C 1 -C 0 ) of the fixed extreme code value from the measuring transducer when passing the center of the sensor sensitivity zone with the end face of the controlled blade and a single extreme code value for all interscapular spaces.

Пример применения способа приведен на фиг. 1, 2 и 3.An example application of the method is shown in FIG. 1, 2 and 3.

На фиг. 1 приведен график фрагмента массива кодов для реального колеса компрессора турбомашины. Полный массив за оборот колеса содержит 8192 цифровых отсчетов.In FIG. Figure 1 shows a graph of a fragment of an array of codes for a real compressor wheel of a turbomachine. The full array per wheel revolution contains 8192 digital samples.

На фиг. 2 показана полная картина статистического распределения кодов n[с], содержащих ненулевые элементы.In FIG. Figure 2 shows the full picture of the statistical distribution of codes n [c] containing nonzero elements.

На фиг. 3 показан участок данного распределения входящий в коридор. Минимальный код А=18, размах случайной погрешности Δ=8. Элементы массива n[18], …, n[25], входящие в коридор, выделены жирными линиями. Суммарное число кодов, попавшее в коридор, N=3147. После вычисления выборочного среднего получили единое экстремальное значение кода для всех межлопаточных промежутков С0=21,9, которое имеет СКО величиной

Figure 00000004
.In FIG. Figure 3 shows a section of this distribution entering the corridor. The minimum code is A = 18, the magnitude of the random error is Δ = 8. Elements of the array n [18], ..., n [25] entering the corridor are shown in bold lines. The total number of codes that fell into the corridor, N = 3147. After calculating the sample average, we obtained a single extremal code value for all interscapular spaces С 0 = 21.9, which has a standard deviation of
Figure 00000004
.

Таким образом, получили значительное снижение СКО кодов в зоне межлопаточных промежутков, которым можно пренебречь, и СКО разности кодов (С1-С0) приближенно можно считать равным σ1.Thus, we obtained a significant decrease in the standard deviation of codes in the area of interscapular spaces, which can be neglected, and the standard deviation of differences of codes (C 1 -C 0 ) can approximately be considered equal to σ 1 .

Необходимо заметить, что подобную статистическую обработку нельзя применить к экстремальным кодам измерительного преобразователя при прохождении центра зоны чувствительности датчика торцами контролируемых лопаток, поскольку код С1, кроме случайной погрешности, содержит полезную информацию о величине радиального зазора для конкретной лопатки колеса.It should be noted that such statistical processing cannot be applied to the extreme codes of the measuring transducer when passing the center of the sensor sensitivity zone with the ends of the controlled blades, since the code C 1 , in addition to random error, contains useful information about the value of the radial clearance for a particular wheel blade.

Claims (1)

Способ измерения радиальных зазоров между торцами лопаток рабочего колеса в процессе его вращения и статорной оболочкой турбомашины с помощью одновиткового вихретокового датчика с чувствительным элементов в виде отрезка проводника, включенного в измерительный преобразователь индуктивности в цифровой код, заключающийся в том, что фиксируется экстремальное значение кода с измерительного преобразователя при прохождении центра зоны чувствительности датчика торцом контролируемой лопатки; вычисляется радиальный зазор для контролируемой лопатки, отличающийся тем, что с целью повышения точности измерения регистрируют массив цифровых кодов измерительного преобразователя за полный оборот колеса и одновременно, в процессе регистрации, находят минимальное значение кода; формируют массив статистического распределения зарегистрированных кодов, где индекс массива - величина кода, значение элемента массива - частота появления кода в зарегистрированном массиве; выделяют в массиве статистического распределения коридор индексов, соответствующий размаху кодов при прохождении центра зоны чувствительности датчика центрами межлопаточных промежутков, фиксируют начало коридора по минимальному значению кода, конец коридора определяют по величине размаха; вычисляют выборочное среднее значение кодов для элементов массива, попавших в выделенный коридор, которое принимают за единое экстремальное значение кода для всех межлопаточных промежутков; вычисляют радиальный зазор для контролируемой лопатки по разности зафиксированного экстремального значения кода с измерительного преобразователя при прохождении центра зоны чувствительности датчика торцом контролируемой лопатки и единого экстремального значения кода для всех межлопаточных промежутков.A method for measuring radial clearances between the ends of the impeller blades during its rotation and the stator shell of a turbomachine using a single-turn eddy current sensor with sensitive elements in the form of a section of a conductor included in the inductance measuring transducer in a digital code, which means that the extreme value of the code from the measuring the transducer when passing the center of the sensor sensitivity zone with the end face of the controlled blade; the radial clearance for the controlled blade is calculated, characterized in that in order to increase the accuracy of the measurement, an array of digital codes of the measuring transducer is recorded per full wheel revolution and at the same time, during registration, the minimum code value is found; form an array of the statistical distribution of registered codes, where the array index is the code value, the value of the array element is the frequency of occurrence of the code in the registered array; allocate an index corridor in the statistical distribution array corresponding to the range of codes when passing the center of the sensor sensitivity zone by the interscapular gap centers, fix the beginning of the corridor by the minimum code value, determine the end of the corridor by the magnitude of the span; calculating a sample average value of codes for array elements falling into a selected corridor, which is taken as a single extreme code value for all interscapular spaces; calculate the radial clearance for the controlled blade by the difference of the recorded extreme code value from the measuring transducer when passing the center of the sensor sensitivity zone with the end face of the controlled blade and a single extreme code value for all interscapular spaces.
RU2016148550A 2016-12-09 2016-12-09 Method of measuring radial clearances between ends of impeller blades and stator shell of turbo-machine RU2651622C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016148550A RU2651622C1 (en) 2016-12-09 2016-12-09 Method of measuring radial clearances between ends of impeller blades and stator shell of turbo-machine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016148550A RU2651622C1 (en) 2016-12-09 2016-12-09 Method of measuring radial clearances between ends of impeller blades and stator shell of turbo-machine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2651622C1 true RU2651622C1 (en) 2018-04-23

Family

ID=62045386

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016148550A RU2651622C1 (en) 2016-12-09 2016-12-09 Method of measuring radial clearances between ends of impeller blades and stator shell of turbo-machine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2651622C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2706814C1 (en) * 2019-04-26 2019-11-21 Акционерное общество "Интер РАО - Электрогенерация" Method for non-destructive testing of metal of turbine blades subjected to permanent and variable operating loads for prolonged periods at high temperatures

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5630702A (en) * 1994-11-26 1997-05-20 Asea Brown Boveri Ag Arrangement for influencing the radial clearance of the blading in axial-flow compressors including hollow spaces filled with insulating material
EP1617174A1 (en) * 2004-07-12 2006-01-18 Siemens Aktiengesellschaft Radial clearance determination
RU2381476C2 (en) * 2006-02-20 2010-02-10 Уфимский авиационный техникум (УАТ) Method of measuring blade profile and radial clearance in turbine of running gas turbine engine
RU2415379C1 (en) * 2009-11-13 2011-03-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" Device to measure radial clearance between gas turbine rotor vane end faces and housing
RU2457432C1 (en) * 2010-12-30 2012-07-27 Учреждение Российской академии наук Институт проблем управления сложными системами РАН (ИПУСС РАН) Method of measuring radial clearances and axial displacements of turbine wheel blades
RU2587644C1 (en) * 2014-12-30 2016-06-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления сложными системами Российской академии наук (ИПУСС РАН) Method of measuring radial clearances between ends of impeller blades and stator shell of turbo-machine

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5630702A (en) * 1994-11-26 1997-05-20 Asea Brown Boveri Ag Arrangement for influencing the radial clearance of the blading in axial-flow compressors including hollow spaces filled with insulating material
EP1617174A1 (en) * 2004-07-12 2006-01-18 Siemens Aktiengesellschaft Radial clearance determination
RU2381476C2 (en) * 2006-02-20 2010-02-10 Уфимский авиационный техникум (УАТ) Method of measuring blade profile and radial clearance in turbine of running gas turbine engine
RU2415379C1 (en) * 2009-11-13 2011-03-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" Device to measure radial clearance between gas turbine rotor vane end faces and housing
RU2457432C1 (en) * 2010-12-30 2012-07-27 Учреждение Российской академии наук Институт проблем управления сложными системами РАН (ИПУСС РАН) Method of measuring radial clearances and axial displacements of turbine wheel blades
RU2587644C1 (en) * 2014-12-30 2016-06-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления сложными системами Российской академии наук (ИПУСС РАН) Method of measuring radial clearances between ends of impeller blades and stator shell of turbo-machine

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2706814C1 (en) * 2019-04-26 2019-11-21 Акционерное общество "Интер РАО - Электрогенерация" Method for non-destructive testing of metal of turbine blades subjected to permanent and variable operating loads for prolonged periods at high temperatures

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2993232C (en) Rotating blade analysis
US10281297B2 (en) Blade tip timing
US10352824B2 (en) Method for evaluating turbine engine system stability
Diamond et al. Improved blade tip timing measurements during transient conditions using a state space model
CN107076640B (en) Method and device for monitoring an aircraft engine impeller by means of a measurement of the equilibrium position
Lavagnoli et al. High-fidelity rotor gap measurements in a short-duration turbine rig
US7890271B2 (en) Revolution indicator and a program for the revolution indicator
CN113639856B (en) Beam bridge modal frequency identification method considering environmental temperature influence
RU2651622C1 (en) Method of measuring radial clearances between ends of impeller blades and stator shell of turbo-machine
EP2944822B1 (en) Rotating stall detection through ratiometric measure of the sub-synchronous band spectrum
US11353034B2 (en) Method and device for determining an indicator for a prediction of an instability in a compressor and use thereof
CN107958206B (en) Temperature measurement data preprocessing method for aircraft surface heat flow identification device
US20230016039A1 (en) Method for monitoring a turbomachine, device, system, aircraft and computer program product
CN106644040B (en) Rotating shaft torsional vibration detection method and device based on multiple sensors
RU2729592C1 (en) Method of determining axial force acting on turbomachine rotor during its operation
RU2587644C1 (en) Method of measuring radial clearances between ends of impeller blades and stator shell of turbo-machine
CN112781723B (en) Harmonic component detection method based on frequency spectrum variance
KR20180084032A (en) Method and apparatus for determining wear of a carbon ceramic brake disk in a vehicle by impedance measurement
RU2651628C1 (en) Method for measurement with given accuracy of radial clearances between impeller blades and stator shell of turbomachine with discrete reception of information from sensor
RU2651623C1 (en) Method of identification of impeller blades numbers when measuring radial clearances between blades ends and stator shell of turbo-machine
JP2020082827A (en) Aircraft state determination device and aircraft state determination method
SU1663404A1 (en) Method of controlling radial clearences when assembling turbines
RU2246711C1 (en) Method and device for measuring parameters of flow in compressor
CN103530877A (en) Interference data real-time superposition value equalizing method
SU800773A1 (en) Method of diagnosis of compressor state

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20191210